ЛАБЫ / 1 / Лабораторная1

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Инженерной школы энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Лабораторная работа №1

Исследование линейной разветвленной цепи постоянного тока

Дисциплина Теоретические основы электротехники

Вариант 5

Исполнитель:
студент группы	5А36		Кондрашов Максим Анатольевич
Руководитель:
преподаватель			Колчанова Вероника Андреевна

Томск 2024

Лабораторная работа № 1

Исследование линейной разветвленной цепи постоянного тока

Цель работы. Проверить выполнение законов Кирхгофа, принципов наложения и взаимности, теоремы о линейных взаимоотношениях.

В работе используется двухконтурная схема (рис. 1.1).

Рис. 1.1

Значения ЭДС источников постоянного напряжения и сопротивлений в исходной схеме приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

E1	E2	R1	R2	R3
В	В	Ом	Ом	Ом
12	8	160	40	120

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Ключ К₁ (рис. 1.1) установлен в верхнее положение, ключ К₂ – в нижнее. В схеме действует только ЭДС E₁, вместо ЭДС E₂ включен проводник с сопротивлением, равным нулю.

Опыт 2. Ключ К₂ установлен в верхнее положение, ключ К₁ – в нижнее. В схеме действует только ЭДС E₂, вместо ЭДС E₁ включен проводник с сопротивлением, равным нулю.

Опыт 3. Оба ключа установлены в верхнее положение. При этом включены оба источника ЭДС.

Показания приборов вносим в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Опыт	ЭДС		Показания приборов			Результаты вычислений
	E1	E2	I1	I2	I3		IR (1)	IR (2)	I
	В	В	мА	мА	мА		В	В	мА
1	12	0	63,16	-47,37	15,79		12	0	0
2	0	8	-31,58	73,66	42,1		0	8	0
3	12	8	31,58	26,32	57,9		12	8	0
Расчет							Проверка принципа наложения

В таблице 1.2 в строки 1, 2, 3 внесены значения измерительных приборов в первом, втором и третьем опытах. В строку «Расчет» в графы I₁, I₂, I₃ внесены алгебраические суммы токов первого и второго опыта, которые практически равны токам третьего опыта согласно принципу наложения.

В раздел «Результаты вычислений» внесены результаты расчетов токов и падений напряжения согласно законам Кирхгофа.

Рассчитаем сумму токов и падений напряжений в первом и втором контурах:

- опыт 1:

мА;

В;

В;

Проверка принципа наложения, пример расчёта одного столбца:

Опыт 4. Изменяем полярность ЭДС Е₁ и вносим показания приборов при действии обеих ЭДС в табл. 1.3. Сюда же переписываем и результаты опытов 2 и 3 из табл. 1.2. По данным табл. 1.3 строим зависимость I₃(I₂). Убедившись, что эта зависимость линейна, определяем коэффициенты в выражении I₃ = aI₂ + b.

Таблица 1.3

Номер опыта	U1	U2	I2	I3	Примечание
	В	В	мА	мА
4	-12	8	121,1	26,32	Коэффициенты зависимости
3	12	8	26,32	57,9
2	0	8	73,66	42,1

В табл. 1.3 показана проверка теоремы о линейных взаимоотношениях при , для токов I₂, I₃. Для определения коэффициентов a и b составим систему уравнений по результатам 3 и 4 опытов:

Определяем коэффициенты a и b:

; .

Для проверки теоремы о линейных взаимоотношениях подставим значения коэффициентов a и b в уравнение для результатов 2 опыта:

.

Опыт 5. Вместо ЭДС Е₂ включить Е₁, сохранив ее величину (ключ ЭДС Е₁ перевести в верхнее положение, а ключ ЭДС Е₂ – в нижнее положение). Показания приборов внести в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Опыт	Показания приборов				Расчет
	U1	U2	I1	I2	I1	I2
	В	В	мА	мА	мА	мА
2	0	8	-31,58	-	31,58	-
5	-12	0	-	-31,58	-	31,58

Рассчитаем значения токов I₁ и I₂ по формулам из п. 6.

В 5-ом опыте:

Ом;

мА;

мА.

Во 2-ом опыте:

Ом;

мА;

мА.

Результаты расчетов совпадают с результатами соответствующих опытов. Принцип взаимности выполняется.

Выводы по работе

Были проведены 5 опытов при помощи двухконтурной схемы. В опытах 1, 2, 3 были проверены I и II законы Кирхгофа, а также принцип наложения. В опыте 4 была проведена проверка теоремы о линейных взаимоотношениях. В опыте 5 был проверен принцип взаимности.

Литература

1. Лукутин А.В. Электротехника и электроника: учеб.пособие / А.В. Лукутин, Е.Б. Шандарова. – Томск: ТПУ, 2010. – 198 с.

2. Аристова Л.И. Сборник задач по электротехнике: учеб.пособие / Л.И. Аристова, А. В. Лукутин. – Томск: ТПУ, 2010. – 107 с.

3. Электротехника и электроника: в 3-х книгах, кн. 1: Электрические и магнитные цепи / под ред. В.Г.Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1996. – 288 с.

4. Электротехника и электроника: в 3-х книгах, кн. 2: Электромагнитные устройства и электрические машины / под ред. В.Г.Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1997. – 272 с.

5. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов / К.С.Демирчян, Л.Р.Нейман, Н.В.Коровкин. – 5-е изд. – СПб.: Питер, 2009. – (Учебник для вузов). Т. 2. – 2009. – 432 с.

6. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров / Л.А.Бессонов. – 11-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2012. – 701 с.

7. Основы теории цепей / Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.

8. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на ElectronicWorkbench: учеб.пособие для вузов: в 2 т. / под ред. Д.И.Панфилова. – М.: Додэка, 1999-2000.